油气地球化学-第四章 油气生成.ppt

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油气地球化学-第四章 油气生成

二、干酪根基团结构的变化 1、红外光谱的基本知识 (1)红外光 光按波长不同分为可见光、红外光和紫外光。红外光是指波长范围介于0.8~1000?(12500~10cm-1)之间的光。其中又分为: 近红外:波长为 0.8~2.5 ?(12500~4000 cm-1) 中红外:波长为 2.5~50?(4000~200 cm-1) 远红外:波长为 50~1000?(200~10 cm-1) 中红外是一般实验室最普遍的研究领域,通常所说的“红外光谱”都是指中红外区。因为绝大多数有机化合物在此区间各有不同的吸收峰,所以这个区间称为“指纹区”。 ②变形振动——同时向内或向外的振动,因而改变键间的角度。 2、红外光谱的基本原理 红外光谱的基本原理是基于分子的振动。大家知道,分子中的原子或原子团是处于平衡位置的振动状态。振动频率取决于原子的质量、距离和相互作用力。如果用光束照射物质的话,那么该物质分子中的原子或原子团便发生振动能级的跃迁,若振动改变了分子的偶极距,则分子就会发生共振吸收,使通过物质的光谱中将不存在与分子内部振动频率一致的频率,并在光谱记录中记录下吸收带。这种吸收带的位置决定于振动着的官能团的特性(质量、距离和相互作用力),而吸收带强度则决定于振动的极性和振动中心的数量。所得到的谱图,就是红外吸收光谱图。 ①在煤的显微组分中,镜质体反射率变化幅度大,规律明显。大多数煤的显微组分以镜质体为主,在测定过程中容易识别,且便于横向对比。 ②丝质组的反射率在演化过程中变化幅度小,脂质组的反射率变化虽大,但在成油阶段以后不太稳定,因此两者都不宜作鉴定标准。 ③沉积岩中分散的镜质体具有和煤相似的有机分子结构,即以芳香环为核、带有烷基侧链。 ④热成熟过程中侧链裂解作为挥发份析出,芳香稠环缩合度不断加大,形成更加密集的结构单元,从而使透射率降低,反射率增高。 ⑤作为分子芳构化和缩聚程度标志的镜质体反射率所反映的生油岩经历的时间—古地温史、有机质热演化程度具有不可逆性,因此常用镜质体反射率来反映有机质的热演化程度。 2、成油过程中镜质体反射率的变化 ①RO<0.5%~0.7%为成岩阶段,有机质未成熟。 ②0.5%~0.7%<RO<1.15%~1.3%为深成阶段,有机质从低成熟到成熟。 ③1.15%~1.3%<RO<2%为深成阶段后期,有机质为高成熟 ④RO>2%为准变质阶段。 综合以上各种分析,随深度(温度、时间)的增加,干酪根经历了地球化学的演化过程,这个过程可分为三个阶段: (1)成岩阶段:刚形成的年轻干酪根结构松散、芳香片排列无序,缩聚程度甚低,故镜质体反射率低,小于0.5%,颜色较浅,荧光强。含氧高,O/C原子比大,相应于C=O的红外吸收峰(1710cm-1)明显。随着演化,O/C原子比迅速下降。总之,该阶段主要以脱氧为特征。 1、生物甲烷气阶段—成岩阶段 这一阶段包括从生物被埋藏,到经生物化学解聚及缩聚等作用而形成黄腐酸和腐黑物,最终形成多聚集的干酪根这一过程。 该阶段以低温(一般小于70℃)、低压和微生物生物化学作用为主要特点,有机质未成熟,没有大量转化为烃类,干酪根表现为强烈的去杂原子化,主要产物是水与CO2,此外,干酪根还可裂解形成一些富沥青质与胶质的重烃。对于Ⅱ、Ⅲ型干酪根,能形成一定数量的气态烃,主要形成的烃是甲烷。这是有机质尤其是富含纤维素的有机质为厌氧细菌发酵的产物,在有利的保存条件下也可形成生物气藏。有少量的烃类来自于活生物体,大部分为C15+重烃,具特征结构,为生物标志化合物。 第三节 油气生成模式 2、石油形成阶段 (1)生油主带 在生油主带,随着温度持续上升,有机质开始成熟,当达到门限值时,干酪根便在热催化下大量裂解形成液态烃及一定量的气体,这是生油的主要阶段,新生的烃具有中到低分子量,没有特征的结构及特殊的分布,它们数量不断增加,逐渐稀释了继承性的生物标志化合物。 液态窗——是指液态烃类能够大量形成并保存的温度区间。 石油窗——液态烃生成的上、下门限之间的深度段称之为“石油窗”,即相当于生物化学阶段结束,干酪根开始大量热降解成烃,直到液态烃生成结束,其镜质组反射率值一般确定为0.5%~1.3%。 第三节 油气生成模式 (2)凝析油和湿气带 在高温下C-C键断裂更快,剩余的干酪根和己经形成的重烃继续热裂解,轻烃(C1-C8)比例迅速增加,在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时,这些轻质烃就会发生逆蒸发,反溶解于气态烃中,形成凝析气和更

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